3.6 Фотогальванічний ефект у р-n-переході

При освітленні електронно-діркового переходу і ділянок напівпровідників, що примикають до нього, між ними виникає електрорушійна сила. Цей ефект називаютьфотогальванічним.

Розглянемо р-n структуру, в якої р-n перехід і безпосередньо прилягаюча до нього частина р- і n - областей піддаються дії світла (рис.21). Потік падаючих на напівпровідник фотонів створює в ньому деяку кількість рухливих носіїв зарядів — електронів і дірок. Частина з них, дифундуючи до переходу, досягає його границі, не встигнувши рекомбінувати. На границі переходу електронно – діркові пари розділяються електричним полем переходу. Неосновні носії, для яких поле р-n переходу є прискорює, викидаються цим полем за перехід: дірки в р- , а електрони в n- області. Основні носії зарядів затримуються полем переходу у своїй області. В результаті відбувається нагромадження не скомпенсованих зарядів і на р-n переході створюється додаткова різниця потенціалів, яка називається фото-електрорушійною силою(фото - е. р. с., рис.21).

Рис.21

Величина фото - е. р. с. залежить від інтенсивності світлового потоку і звичайно складає десяті частки вольта. Якщо ланцюг р-n-структури при цьому замкнути, то в ньому під дією фото - е. р. с. створюється електричний струм, сила якого залежить від величини світлового потоку й опору навантаження.

Фотогальванічний ефект використовується в вентильних фотоелементах, фото діодах і фото транзисторах, виготовлених на основі селена, германію, кремнію.

3. Напівпровідникові діоди

Напівпровідниковий діод– це напівпровідниковий прилад з однимp-n-переходом і двома зовнішніми виводами –анодомтакатодом. Анод А підєднується доp-області, катод К – доn-області (рис.22, а). Умовне графічне позначення діода наведено на рис. 22, б.

Рис. 22

Діоди найбільш застосовуються у пристроях детектування, перемноження процесів, комутаційних пристроях, стабілізаціонних приладах.

Класифікують діоди за наступними параметрами:

1. за методом виготовлення переходу (сплавні, дифузійні, планарні, точкові, площинні, тощо);

2. за матеріалом виготовлення діоду (германієві, кремнієві, арсенід галієві, тощо);

3. за фізичними процесами, на використанні яких засновано роботу діода (тунельні, фотодіоди, фотодіоди тощо);

4. за призначенням (випрямні, імпульсні, варикапи, стабілітрони, детекторні, помножувальні тощо).

Будь-який напівпровідниковий діод характеризується системами трьох параметрів: функціональними, граничними та параметрами надійності.

Функціональні параметривизначають функціональні можливості діодів у нормальному режимі роботи (довготривала робота).

Граничні параметривизначають зону безпечної роботи діоду (короткотривала робота).

Параметри надійностівизначають можливість діодів виконувати свої функції протягом заданого часу у тих чи інших умовах експлуатації.

Напівпровідниковий діод є нелійним приладом, і його ВАХ має вигляд, представлений на рис. 23,

Рис.23

де a-b-c– електричний пробій, що є оборотним (не відбувається суттєва зміна у структуріp-n-переходу), робота у цьому режимі припустима;c-d– тепловий пробій, що є необоротним, що супроводжується руйнуванням структури речовини уp-n-переході.